FR2861510A1 - Dispositif de protection contre les courts-circuits - Google Patents

Abstract

Le dispositif de protection 1 contre les courts-circuits comporte une entrée BATP adaptée pour recevoir un courant I et une sortie BATP_S adaptée pour fournir ledit courant I, un commutateur 9 ayant une première borne reliée à ladite entrée BATP, ledit commutateur 9 étant dans un premier état en présence d'un courant normal de fonctionnement entre ladite entrée BATP et ladite sortie BATP_S, des moyens 5 et 6 pour mesurer ledit courant, un comparateur 7 d'une tension image V dudit courant I avec une tension image Vs d'un courant de seuil prédéterminé et des moyens 8 de commande temporisée dudit commutateur 9, lesdits moyens 8 de commande étant contrôlés par la sortie dudit comparateur 7 selon les conditions suivantes : si la tension image V dudit courant est supérieure ou égale à la tension image Vs dudit courant de seuil pendant un temps supérieur ou égal à un temps de seuil prédéterminé, lesdits moyens 8 de commande commandent le passage dudit commutateur 9 dans un deuxième état complémentaire dudit premier état ; si la tension image V dudit courant est strictement inférieure à la tension image Vs dudit courant de seuil, ledit commutateur 9 reste dans ledit premier état ; si la tension image V dudit courant est supérieure ou égale à la tension image Vs dudit courant de seuil pendant un temps strictement inférieur au dit temps de seuil, ledit commutateur 9 reste dans ledit premier état.

Description

DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE LES COURTS-CIRCUITS

La présente invention concerne un dispositif de protection contre les courts-circuits permettant notamment de protéger les lignes d'alimentation de une ou plusieurs cartes électroniques en cas de court- circuit impédant.

De plus en plus de cartes électroniques, par exemple sur circuit imprimé, sont logées à différents emplacements du véhicule afin de réaliser différentes fonctions. C'est le cas par exemple. d'un module de contrôle pour un système mains-libres d'accès et démarrage du véhicule. Un tel module intègre un lecteur radio-fréquence ou basse fréquence pour la lecture d'un badge porté par le conducteur et comprend l'électronique de contrôle de différents éléments tels que le déverrouillage automatique. L'ensemble des composants électroniques est intégré sur une carte logée sous le siège à quelques centimètres du sol du véhicule.

Une localisation trop proche du sol de la carte électronique pose cependant de sérieux problèmes, notamment en cas d'inondation du véhicule. Un contact prolongé de la carte avec l'eau peut en effet entraîner une corrosion du circuit imprimé et une migration électrochimique; cette migration risque d'induire un court-circuit impédant sur le circuit imprimé ou sur un connecteur entre une alimentation et une masse. Un tel court-circuit impédant correspond à une liaison via une impédance et donc non franche entre une alimentation et la masse et peut entraîner des courants permanents de quelques ampères qui ne déclencheront donc pas nécessairement l'ouverture d'un fusible de protection prévu pour couper des courts-circuits francs de plusieurs dizaines d'ampères. Au bout de quelques temps, un tel court-circuit impédant peut créer un échauffement et un incendie de la carte pouvant avoir des conséquences graves sur le véhicule qui peut lui-même prendre feu.

Une première solution à ce problème consiste à enfermer le circuit dans un boîtier étanche.

Cependant, la présence d'un boîtier additionnel entraîne un surcoût important.

En outre, le boîtier doit être adapté pour dissiper facilement l'énergie instantanée et pour permettre les échanges radio-fréquence ou basse fréquence avec l'extérieur.

Une deuxième solution consiste à utiliser un fusible temporisé.

AFRO271 FR.doc Toutefois, la mise en oeuvre d'une telle solution pose également certaines difficultés. En effet, il est extrêmement difficile de trouver un fusible temporisé qui permettent à la fois une absence d'ouverture du fusible en présence d'une impulsion de plusieurs dizaines d'ampères pendant un temps relativement court (cas d'une impulsion de 40 A pendant 500 ms pour le moteur de déverrouillage) et une ouverture du fusible pour un courant permanent de quelques ampères (par exemple un court-circuit impédant entraînant un courant permanent de 1A). Un fusible temporisé fonctionne en effet sur le principe de l'inertie thermique qui retarde son enclenchement. Or, dans la pratique, l'énergie nécessaire pour ouvrir le fusible en présence de quelques ampères pendant quelques secondes est très proche de l'énergie provenant d'une impulsion de 40 A pendant 500 ms. Dès lors, la conception du fusible temporisé est extrêmement compliquée.

La présente invention vise à fournir un dispositif de protection contre les courts-circuits qui permette à la fois de couper facilement l'alimentation du circuit en présence d'un courant permanent de court circuit impédant et de supporter des impulsions fréquentes de courant ayant une intensité nettement supérieure au courant de court-circuit pendant un temps assez court, tout en s'affranchissant de l'utilisation d'un fusible temporisé.

La présente invention propose à cet effet un dispositif de protection contre les courts-circuits caractérisé en ce qu'il comporte: une entrée adaptée pour recevoir un courant et une sortie adaptée pour fournir ledit courant, - un commutateur ayant une première borne reliée à ladite entrée, ledit commutateur étant dans un premier état en présence d'un courant normal de fonctionnement entre ladite entrée et ladite sortie, - des moyens pour mesurer ledit courant, un comparateur d'une tension image dudit courant avec une tension image d'un courant de seuil prédéterminé, des moyens de commande temporisée dudit commutateur, lesdits moyens de commande étant contrôlés par la sortie dudit comparateur selon les conditions suivantes: o si la tension image dudit courant est supérieure ou égale à la tension image dudit courant de seuil pendant un temps supérieur ou égal à un temps de seuil prédéterminé, lesdits moyens de commande AFRO271 FR.doc entraînent le passage dudit commutateur dans un deuxième état complémentaire dudit premier état, o si la tension image dudit courant est strictement inférieure à la tension image dudit courant de seuil, ledit commutateur reste dans ledit premier état, o si la tension image dudit courant est supérieure ou égale à la tension image dudit courant de seuil pendant un temps strictement inférieur au dit temps de seuil, ledit commutateur reste dans ledit premier état.

Grâce à l'invention, on utilise deux paramètres que sont l'intensité du courant et le temps. Notons que le commutateur peut être interposé soit entre l'entrée et la sortie du dispositif, soit entre l'entrée et un référentiel de masse. Dès que l'intensité est supérieure à l'intensité du courant de seuil, une temporisation est enclenchée: si au cours de cette temporisation, l'intensité n'est pas repassée sous le seuil de déclenchement, le commutateur change d'état. Le dispositif selon l'invention est placé entre l'alimentation et le circuit à protéger.

Si le commutateur est entre l'entrée et la sortie, il convient de le placer dans un état fermé en l'absence de défaut et en présence d'un courant normal de fonctionnement. En changeant d'état à cause d'un défaut, le commutateur ouvre le lien entre l'entrée et la sortie et protège ainsi le circuit contre le défaut.

Si le commutateur est entre l'entrée et la masse, il convient de le placer dans un état ouvert en l'absence de défaut. En changeant d'état, le commutateur relie l'entrée à la masse. L'alimentation alimentant le circuit via ladite entrée, on est alors en présence d'un court-circuit franc (entre l'alimentation et la masse) qui va entraîner l'ouverture du fusible de protection prévu à cet effet dans le véhicule. On peut également prévoir d'ajouter une résistance de faible valeur en série avec le commutateur de façon à éviter la destruction du commutateur lors de la fermeture tout en ayant un court-circuit quasi franc du à la faible valeur de la résistance.

De plus, en fixant la valeur de la temporisation à une valeur supérieure à la durée maximale possible d'une impulsion normale de fonctionnement, une impulsion avec un courant d'intensité plus élevée que le courant de seuil mais pendant une durée inférieure à la temporisation ne risque pas d'enclencher le dispositif de protection de l'invention.

Selon un premier mode de réalisation, la deuxième borne dudit commutateur est reliée à un référentiel de masse, ledit premier état dudit AFRO271 FR. doc commutateur correspondant à son état ouvert et ledit deuxième état correspondant à son état fermé.

Avantageusement, la deuxième borne dudit commutateur est reliée à un référentiel de masse via une résistance.

Avantageusement, un fusible est placé en série entre ladite entrée et ledit commutateur, ledit fusible étant dimensionné pour s'ouvrir à la fermeture dudit commutateur.

Ainsi, on peut prévoir d'intégrer un fusible classique directement dans le dispositif selon l'invention qui permettra dès lors de réaliser l'ensemble de la protection sans avoir à utiliser un fusible délocalisé situé par exemple dans la boite fusible.

Selon un deuxième mode de réalisation, la deuxième borne dudit commutateur est reliée à ladite sortie dudit dispositif, ledit premier état dudit commutateur correspondant à son état fermé et ledit deuxième état correspondant à 1 5 son état ouvert.

Selon ce mode de réalisation, avantageusement, si la tension image dudit courant est supérieure ou égale à la tension image dudit courant de seuil pendant un temps supérieur ou égal à un temps de seuil prédéterminé, lesdits moyens de commande entraînent l'ouverture dudit commutateur en ouvrant un fusible dont une borne est reliée à la commande dudit commutateur.

Selon une première manière avantageuse, le dispositif comporte un deuxième commutateur en série entre ledit fusible et le référentiel de masse, la commande dudit deuxième commutateur étant commandée par la sortie dudit comparateur.

Selon une deuxième manière avantageuse, le dispositif comporte: - un deuxième commutateur en série entre ledit fusible et le référentiel de masse, au moins une deuxième et une troisième entrées adaptées pour recevoir un deuxième et un troisième courant, - des moyens pour mesurer lesdits deuxième et troisième courants, un comparateur d'une tension image dudit deuxième courant avec une tension image d'un courant de seuil prédéterminé, - un comparateur d'une tension image dudit troisième courant avec une tension image d'un courant de seuil prédéterminé, AFRO271 FR.doc - une porte réalisant une fonction logique OU, ladite porte ayant chacune de ses entrées reliée à une sortie desdits comparateurs et sa sortie reliée à la commande dudit deuxième commutateur.

Avantageusement, le dispositif comporte un troisième commutateur dont la commande est commandée par la sortie desdits moyens de commande temporisée.

Avantageusement, lesdits moyens pour mesurer ledit courant sont une résistance shunt placée en parallèle avec ledit commutateur.

Avantageusement, lesdits moyens pour mesurer ledit courant sont une résistance de shunt placée en série entre ladite entrée et ladite sortie.

Avantageusement, au moins une diode est placée en parallèle sur ladite résistance de shunt.

Ainsi, la chute de tension en fonctionnement normale est relativement faible, de l'ordre de 0,6 V pour une diode standard et de 0,3 V pour une diode Schottky.

Avantageusement, ledit commutateur est un transistor MOSFET de puissance.

De manière avantageuse, ledit transistor MOSFET de puissance est du type transistor intelligent ou smart transistor avec un capteur de courant intégré.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la sortie desdits moyens de commande temporisée est reliée à un élément de mémorisation de la commande de passage dudit commutateur dudit premier état vers ledit deuxième état.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre illustratif et nullement limitatif.

Dans les figures suivantes: - La figure 1 représente schématiquement un dispositif de protection selon un premier mode de réalisation de l'invention, - La figure 2 représente un circuit de mise en oeuvre du dispositif de protection de la figure 1, - La figure 3 représente schématiquement un dispositif de protection selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - La figure 4 représente schématiquement un dispositif de protection selon un troisième mode de réalisation de l'invention.

AFRO271 FR.doc La figure 1 représente un dispositif 1 de protection contre les courts-circuits selon un premier mode de réalisation de l'invention.

Le dispositif 1 comporte: - une entrée BATP et une sortie BATP_S, - une résistance shunt 5 montée en parallèle avec deux diodes Dl et D2, - un mesureur de courant 6, - un comparateur 7, des moyens de commande temporisée 8, un commutateur 9 tel qu'un transistor MOSFET de puissance, une résistance 10, - un élément de mémorisation 11.

La figure 1 représente en outre une boite fusible 2 comportant une pluralité de fusibles et dont un fusible 21 est relié à l'entrée BATP.

Notons d'autre part que le fusible 21 est relié par son autre borne à l'alimentation batterie représentée par la flèche 3 et que la sortie BATP_S est reliée à un module électronique (représenté par la flèche 4) tel qu'un module de contrôle pour un système mains-libres d'accès et démarrage du véhicule qui doit être protégé de façon efficace contre les courts-circuits du type impédant provoqués notamment par un contact prolongé du module avec de l'eau.

Le fusible 21 permet de protéger le module électronique en cas de courtcircuit quasi franc, c'est à dire une mise à la masse de l'alimentation via une résistance de faible valeur.

Le commutateur 9 en série avec la résistance 10 relie l'entrée BATP à la masse et est ouvert en fonctionnement normal (c'est à dire en l'absence de court- circuit).

La résistance shunt 5 est en série entre l'entrée BATP et la sortie BATP_S. Les diodes Dl et D2 permettent de limiter la chute de tension aux bornes du dispositif 1. Ainsi, la chute de tension en fonctionnement normale est relativement faible, de l'ordre de 0,6 V pour une diode standard et de 0,3 V pour une diode Schottky. On peut également utiliser une seule diode en parallèle.

Un courant I circule entre l'entrée BATP et la sortie BATP_S. Ce courant I est capté par le mesureur de courant 6 via la résistance shunt 5 et la tension V image du courant I est comparée par le comparateur 7 avec une tension Vs image d'un courant de seuil Is.

AFRO271 FR.doc Le courant I en fonctionnement normal permet d'alimenter en courant le module électronique représenté par la flèche 4.

Les moyens de commande temporisée 8 sont reliés à la sortie du comparateur 7 et viennent commander le commutateur 9.

En cas de court-circuit impédant, l'intensité du courant I augmente mais peut rester insuffisante pour ouvrir le fusible 21. Par contre, l'intensité de I devient supérieure à l'intensité seuil Is.

Dès lors, la temporisation des moyens de commande temporisée 8 se met en route et dure un temps t (1s sur la figure 1) prédéterminé.

Si l'intensité du courant I reste supérieure à Is pendant le temps t, les moyens de commande 8 entraînent la fermeture du commutateur 9. Ainsi, l'entrée BATP se retrouve reliée à la masse via la résistance 10 choisie de manière à présenter une faible valeur; cette mise à la masse crée de ce fait un court-circuit quasi franc entre l'alimentation et la masse. Un tel court-circuit franc va entraîner la 1 5 fonte du fusible 21.

Si l'intensité du courant I redevient inférieure à Is pendant le temps t, la temporisation est remise à zéro et le commutateur 9 ne se ferme pas. Ainsi, en fixant judicieusement le temps de temporisation, on peut permettre le passage d'impulsion de courant ayant une intensité beaucoup plus élevée que Is mais ayant une durée inférieure à t. C'est le cas par exemple d'une commande de déverrouillage de porte correspondant à une impulsion de 30-40A pendant un temps inférieur à 500 ms. Ainsi, en présence d'une telle impulsion et en prenant Is égal à 1A et t=ls, les moyens de commande 8 ne commandent pas la fermeture du commutateur 9.

Un élément de mémorisation 11 est en outre prévu à la sortie des moyens de commande temporisée 8. Cet élément de mémorisation 11 permet de maintenir la commande de fermeture du commutateur 9 même en l'absence de cette commande en sortie des moyens de commande 8. En d'autres termes, l'élément 11 mémorise la commande de fermeture et la maintient en permanence sur la commande du commutateur 9.

En outre, on peut prévoir d'intégrer un fusible classique directement dans le dispositif selon l'invention qui permettra dès lors de réaliser l'ensemble de la protection sans avoir à utiliser un fusible délocalisé situé par exemple dans la boite fusible.

AFRO271 FR.doc La figure 2 représente un circuit 1A de mise en oeuvre du dispositif de protection de la figure 1.

Ce circuit 1A comporte: - un bloc de détection de courant 6A, - un bloc de temporisation 8A, un bloc de mémorisation 11A, un bloc de contrôle de la mémorisation 12A, - une alimentation des différentes portes logiques 13A, - un transistor MOSFET de puissance 9A, une résistance 10A, - une entrée BATP et une sortie BATP_S.

Comme pour le dispositif 1 de la figure 1, le courant circulant entre BATP et BATP S provenant de la batterie du véhicule permet d'alimenter un module électronique.

Le transistor 9A en série avec la résistance 10A relie l'entrée BATP à la masse et est ouvert en fonctionnement normal (c'est à dire en l'absence de court-circuit).

Le bloc de détection de courant 6A comporte: - une résistance RI montée en parallèle avec deux diodes Dl et D2, l'ensemble étant monté en série entre BATP et BATP_S, - un transistor bipolaire PNP Q1, - deux résistances R2a et R2b, - une résistance R3, - une diode Schottky D3, - une diode D4.

L'émetteur du transistor Q1 est relié à une borne de la résistance R1 et à une borne de la diode D4.

L'autre borne de la diode D4 est reliée à la base du transistor Q1.

L'autre borne de la résistance R1 est reliée à une première borne de la diode Schottky D3 montée en série avec la résistance R3, l'autre borne de R3 étant à la masse.

Les résistances R2a et R2b sont montées en série entre le collecteur du transistor Q1 et la masse.

AFRO271 FR.doc La mesure du courant consommé se fait avec la résistance shunt R1 sur la ligne BATP-BATP_S. Les diodes Dl et D2 permettent de limiter la chute de tension aux bornes du dispositif 1A. La diode Schottky D3 permet de diminuer le seuil de déclenchement du transistor bipolaire Q1 à une valeur inférieure à 0,6V. La résistance R3 permet de polariser la diode D3. La diode D4 est présente pour contrer les inversions de polarité. La sortie e caractérise l'existence ou non d'un courant supérieur à un seuil défini principalement par le seuil en tension de déblocage du transistor QI et de la résistance de mesure R1.

L'alimentation des différentes portes logiques 13A fournit une tension Vcc d'alimentation des différentes portes logiques.

Le bloc de temporisation 8A comporte: - une capacité C2, - une résistance R5, - une résistance R6 montée en série avec une diode D6, - un inverseur U20A.

L'alimentation des différentes portes logiques 13A fournit une tension Vcc sur une première borne de la capacité C2.

La deuxième borne de C2 est reliée à une première borne de R5 dont la deuxième borne est connectée à la sortie de l'inverseur U20A. La deuxième borne de C2 correspond en outre à un signal analogique c.

La résistance R6 en série avec la diode D6 sont montées parallèlement à la résistance R5.

Le bloc de temporisation 8A permet de mesurer la durée pendant laquelle un courant est détecté par le bloc de détection de courant 6A. La charge de la capacité C2 à travers la résistance R5 permet d'effectuer cette mesure. Ainsi, la temporisation correspond en première approximation au temps de charge R5xC2.

La décharge de la capacité s'effectue à la fois à travers la résistance R5 et la résistance R6. La décharge doit être beaucoup plus rapide que la charge et la résistance R6 est donc choisie de manière à avoir une valeur beaucoup plus faible que celle de R5. La diode D6 permet de différencier temps de charge (long) et temps de décharge plus court de C2.

Le dimensionnement de C2 et R5 est lié aux temps de consommation maximum prévu pour le module électronique à alimenter. Le temps de décharge, qui AFRO271 FR.doc détermine le choix de R6, est lié au temps minimum séparant deux besoins en courant du module électronique.

La gestion des cycles de charge et de décharge est faite par la porte U20a inverseuse: lorsque r/=0, on a une décharge et lorsque rI=1 on a une charge. La notation / indique la fonction complémentaire , c'est à dire que r/ est le complémentaire de r.

Le bloc de mémorisation 11A comporte deux portes NON ET U21 D et U21 C montées de manière à former une bascule RS ayant deux entrées r/ et s/ et deux sorties q et q/.

La table de vérité de cette bascule RS est donnée dans le tableau 1 suivant.

(q/ )+1 ( q)n+1 o o Indéterminé o 1 1 0 1 0 0 1 1 1 (qI)n (q)n

Tableau 1

Comme on le verra sur l'analyse de la commande du transistor MOSFET 9A, q est le signal de commande du transistor 9A. q est à l'état haut quand on veut 1 5 fermer le transistor 9A en cas de court-circuit, ce qui correspond à r/=1 et s/ =0.

Le bloc de contrôle de la mémorisation 12A comporte quatre portes NON ET U20C, U20B, U21A et U21 B. Les grandeurs intervenant dans ce bloc sont les suivantes: e' qui est à l'état haut quand on détecte un courant dans la résistance de 20 mesure R1.

- c' qui est un signal analogique correspondant à l'état de charge de la capacité C2 (plus la valeur de c est faible plus la capacité est chargée) - r' qui est à l'état haut quand on désire décharger la capacité C2.

Les portes U20C et U20B sont montées en inverseur. Elles reçoivent respectivement en entrée les signaux c et e et permettent donc de fournir les signaux c/ et e/ complémentaires de c et e.

La porte U21 B reçoit en entrées les signaux e et c/ et fournit en sortie le signal si.

AFRO271 FR.doc La porte U21A reçoit en entrées les signaux c et e/ et fournit en sortie le signal r/.

Les tables de Karnaugh des portes U21A et U21B respectivement pour r/ et s/ sont données dans les tableaux 2 et 3 suivants: c' e' 0 1 en colonne en ligne 0 1 1 1 0 1 rl = (el. c)l Tableau 2: Table de Karnaugh de la porte U21A pour rl c' e' 0 1 en colonne en ligne 0 1 0 1 1 1 s/= (e. c/)/ Tableau 3: Table de Karnaugh de la porte U21 B pour s/ Les différents états illustrant les tableaux 2 et 3 sont expliqués ci- dessous: Etat 1: Repos Si on ne détecte pas de courant dans la résistance shunt RI (e = 0) et si la capacité C2 est chargée en dessous du seuil limite (cl = 0) de la porte U20C, on est dans un état de repos (état 1) et on fait une remise à zéro (reset) de la bascule RS (r/ = 0 et s/ = 1) ce qui assure qu'on n'a pas de court-circuit (ql = 1). De plus, dans cet état on doit assurer la décharge de la capacité C2 qui est gérée par la porte U21 D (ri = 0 => décharge de la capacité par le réseau comprenant la diode D6 et la résistance R6) Etat 2: Temporisation lancée Si on détecte un besoin en courant dans la résistance shunt R1 (e = 1) et si 25 la capacité C2 est chargée en dessous du seuil limite (c/ = 0) de la porte U20C, AFRO271 FR.doc l'état précédent est maintenu (r/ = 1 et s/ = 1). Comme r/=1, la temporisation est en cours et la capacité C2 se charge.

Etat 3: Déclenchement du court-circuit Si on détecte encore un besoin en courant dans la résistance shunt RI (e = 1) et que la charge de la capacité C2 franchit le seuil bas de la porte U20C (c/ = 1), alors le besoin en courant est incompatible avec un besoin de courant en fonctionnement normal du module électronique. Dès lors, on déclenche le fonctionnement en court-circuit (r/ = 1 et s/ = 0 donc ql = 0). q est à l'état haut et le transistor 9A se ferme La charge de la capacité C2 se poursuit: c/ reste à 1.

Etat 4: Maintien du court-circuit Si on ne détecte pas de courant dans la résistance shunt R1 (e=0) et si la capacité est chargée au-delà du seuil autorisé (correspondant à une demande en courant incompatible avec un besoin de courant en fonctionnement normal du module électronique) (cl = 1), on est dans l'état 4 où le fonctionnement en court-circuit est amorcé ; ce fonctionnement en court-circuit doit être maintenu (rl = sl = 1 et q/ = 0 comme ancienne valeur). Comme r/ = 1, la capacité ne peut pas se décharger et le court-circuit est maintenu jusqu'à la fusion d'un fusible qui peut être soit intégré au circuit entre la résistance 10A et l'alimentation soit dans la boite fusible.

La figure 3 représente schématiquement un dispositif 100 de protection contre les courts-circuits selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Le dispositif 100 comporte: - une entrée BATP' et une sortie BATP_S', une résistance shunt 105, - un mesureur de courant 106, - un comparateur 107, des moyens de commande temporisée 108, un premier commutateur 109, un fusible 113, - une porte réalisant une fonction logique OU 111, - une pluralité de moyens de détection et de comparaison de courant 110A, AFRO271 FR.doc - un deuxième commutateur 114, - un troisième commutateur 115.

La résistance shunt 105 et le commutateur 109 sont en série entre l'entrée BATP' et la sortie BATP_S'. Notons en outre que la résistance shunt 105 et le commutateur 109 peuvent être préférentiellement remplacés par un ensemble intégré réalisé à l'aide d'un transistor du type intelligent comprenant un capteur de courant ( sense en anglais).

La figure 3 représente en outre une boite fusible 102 comportant un fusible 121 et une pluralité de fusibles 112. Le fusible 121 est un fusible de ligne de puissance (donc adapté pour fondre à une intensité de courant de court-circuit élevée) et est relié à l'entrée BATP'. Notons d'autre part que le fusible 121 est relié par son autre borne à l'alimentation batterie représentée par la flèche 103 et que la sortie BATP_S' est reliée à un module électronique (représenté par la flèche 104) tel qu'un module de contrôle pour un système mains-libres d'accès et démarrage du véhicule qui doit être protégé de façon efficace contre les courts-circuits du type impédant provoqués notamment par un contact prolongé du module avec de l'eau.

Les fusibles 112 sont des fusibles de ligne de signal (donc adaptés pour fondre à une intensité de courant de court-circuit faible). Ces lignes de signal sont adaptées pour fournir des signaux faibles en courant au module électronique représenté par la flèche 104.

Chacun des fusibles 112 est relié à un des moyens de détection et de comparaison de courant 110A.

Chacun des moyens de détection et comparaison 110A est relié à une entrée de la porte OU 111.

La sortie de la porte OU 111 est reliée à la commande du deuxième commutateur 114.

Le fusible 113 se trouve en série entre la commande du commutateur 109 de la ligne de puissance et l'une des bornes du deuxième commutateur 114 dont l'autre borne est à la masse.

Il convient de préciser qu'un besoin en courant du module électronique sera toujours précédé de la présence de signaux de courant. Ces signaux de courant sont détectés sur les lignes de signal par les moyens de détection et comparaison 110A qui vont fournir un état 1 logique sur l'entrée de la porte OU 111. Dès lors, la présence d'au moins un 1 logique sur l'entrée de la porte OU 111 AFRO271 FR.doc entraîne la présence d'un 1 logique sur sa sortie. Ce 1 logique en sortie vient commander la fermeture du deuxième commutateur 114 initialement ouvert. La fermeture du deuxième commutateur 114 va entraîner la mise à la masse via le fusible 113 de la commande du commutateur 109. Le commutateur 109 se ferme donc (car il s'agit d'un smart transistor) et permet qu'un courant circule entre l'entrée BATP' et la sortie BATP_S' uniquement lorsqu'un besoin en courant est nécessaire sur la ligne principale de puissance entre BATP' et BATP_S'.

Ce courant I' est capté par le mesureur de courant 106 via la résistance shunt 105 et la tension V' image du courant l' est comparée par le comparateur 107 avec une tension Vs' image d'un courant de seuil Is'.

Les moyens de commande temporisée 108 sont reliés à la sortie du comparateur 107 et viennent commander la commande du troisième commutateur en série entre le fusible 113 et la ligne de puissance BATP'- BATP_S'. En cas de court-circuit impédant, l'intensité du courant I' augmente mais

peut rester insuffisante pour ouvrir le fusible 121. Par contre l'intensité de l' devient supérieur à l'intensité seuil Is'.

En conséquence, la temporisation des moyens de commande temporisée 108 se met en route et dure un temps t' (1 s sur la figure 1) prédéterminé.

Si l'intensité du courant l' reste supérieure à Is' pendant le temps t', les moyens de commande 108 vont entraîner la fermeture du troisième transistor 115 et la fonte du fusible 113 par sa liaison avec la ligne de puissance BATP'-BATP_S'. Dès lors, la commande du commutateur 109 n'est plus commandée et le commutateur 109 s'ouvre.

Ainsi, le module électronique du coté de la flèche 104 est protégé contre le court-circuit.

Si l'intensité du courant l' redevient inférieure à Is pendant le temps t', la temporisation est remise à zéro et le commutateur 109 ne s'ouvre pas.

Ainsi, en fixant judicieusement le temps de temporisation, on peut permettre le passage d'impulsion de courant ayant une intensité beaucoup plus élevée que Is' mais ayant une durée inférieure à t'. C'est le cas par exemple d'une commande de déverrouillage de porte correspondant à une impulsion de 30-40A pendant un temps inférieur à 500 ms. Ainsi, en présence d'une telle impulsion et en prenant Is' égal à 1A et t'=ls, les moyens de commande 108 ne commandent pas l'ouverture du fusible 113.

AFRO271 FR.doc La figure 4 représente schématiquement un dispositif 200 de protection contre les courts-circuits selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif 200 comporte: une entrée BATP" et une sortie BATP_S", - une résistance shunt 205, - un mesureur de courant 206, - un comparateur 207, - des moyens de commande temporisée 208, un commutateur 209, - un fusible 213, - un deuxième commutateur 214, un troisième commutateur 215.

La résistance shunt 205 et le commutateur 209 sont montés en parallèle et cet ensemble est monté en série entre l'entrée BATP" et la sortie BATP_S". La résistance shunt 205 capte un courant I" circulant entre BATP" et BATP_S". Le commutateur 209 est préférentiellement un transistor MOSFET canal p. La figure 4 représente en outre une boite fusible 202 comportant un fusible 221 relié à l'entrée BATP".

Notons d'autre part que le fusible 221 est relié par son autre borne à l'alimentation batterie représentée par la flèche 203 et que la sortie BATP_S" est reliée à un module électronique (représenté par la flèche 204) tel qu'un module de contrôle pour un système mains-libres d'accès et démarrage du véhicule qui doit être protégé de façon efficace contre les courts-circuits du type impédant provoqués notamment par un contact prolongé du module avec de l'eau.

Le courant I" est capté par le mesureur de courant 206 et la tension V" image du courant 1" est comparée par le comparateur 207 avec une tension Vs" image d'un courant de seuil Is".

La sortie du comparateur 207 est reliée à la commande du deuxième commutateur 214 dont une borne est à la masse et l'autre reliée à une première borne du fusible 213; la deuxième borne du fusible 213 vient commander la commande du commutateur 209.

Les moyens de commande temporisée 208 sont reliés à la sortie du comparateur 207 et viennent commander la commande du troisième commutateur AFRO271 FR.doc 215 reliée en série entre la deuxième borne du fusible 213 et la ligne de puissance BATP"-BATP S".

En présence d'un courant I" supérieur à Is, le comparateur 207 sort une valeur positive qui commande la fermeture du deuxième commutateur 214 initialement ouvert. La fermeture du deuxième commutateur 214 va entraîner la mise à la masse via le fusible 213 de la commande du commutateur 209. Le commutateur 209 se ferme donc (c'est un transistor MOSFET canal p) et permet qu'un courant circule entre l'entrée BATP" et la sortie BATP_S" uniquement lorsqu'un besoin en courant est nécessaire sur la ligne principale entre BATP" et BATP S".

En conséquence, la temporisation des moyens de commande temporisée 208 se met en route et dure un temps t" (1s sur la figure 1) prédéterminé.

Si l'intensité du courant I" reste supérieure à Is" pendant le temps t", les moyens de commande 208 vont entraîner la fermeture du troisième transistor 215 et la fonte du fusible 213 par sa liaison avec la ligne de puissance BATP'-BATP_S'.

Ainsi, la commande du commutateur 209 n'est plus commandée et le commutateur 209 s'ouvre.

Le module électronique du coté de la flèche 204 est ainsi protégé contre le court-circuit.

Si l'intensité du courant I" redevient inférieure à Is" pendant le temps t", la temporisation est remise à zéro et le fusible 213 ne s'ouvre pas. Par contre, l'absence de courant entraîne l'ouverture du commutateur 209 qui n'est plus commandé.

Ainsi, en fixant judicieusement le temps de temporisation, on peut permettre le passage d'impulsion de courant ayant une intensité beaucoup plus élevée que Is" mais ayant une durée inférieure à t".

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit.

Notamment, les modes de réalisation décrits précisaient l'utilisation de transistors en tant que commutateurs mais il est également possible d'utiliser d'autres types de commutateurs tels que des relais électromécaniques.

En outre, l'utilisation de portes logiques peut être remplacée par l'utilisation de transistors câblés de façon à réaliser les mêmes fonctions logiques.

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Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de protection (1) contre les courts-circuits caractérisé en ce qu'il comporte: une entrée (BATP) adaptée pour recevoir un courant (I) et une sortie (BATP_S) adaptée pour fournir ledit courant, - un commutateur (9) ayant une première borne reliée à ladite entrée (BATP), ledit commutateur (9) étant dans un premier état en présence d'un courant normal de fonctionnement entre ladite entrée (BATP) et ladite sortie (BATP S), - des moyens (5, 6) pour mesurer ledit courant, - un comparateur (7) d'une tension image (V) dudit courant (I) avec une tension image (Vs) d'un courant de seuil prédéterminé, - des moyens (8) de commande temporisée dudit commutateur (9), lesdits moyens (8) de commande étant contrôlés par la sortie dudit comparateur (7) selon les conditions suivantes: o si la tension image (V) dudit courant est supérieure ou égale à la tension image (Vs) dudit courant de seuil pendant un temps supérieur ou égal à un temps de seuil prédéterminé, lesdits moyens (8) de commande entraînent le passage dudit commutateur (9) dans un deuxième état complémentaire dudit premier état, o si la tension image (V) dudit courant est strictement inférieure à la tension image (Vs) dudit courant de seuil, ledit commutateur (9) reste dans ledit premier état, o si la tension image (V) dudit courant est supérieure ou égale à la tension image (Vs) dudit courant de seuil pendant un temps strictement inférieur au dit temps de seuil, ledit commutateur (9) reste dans ledit premier état.

2. Dispositif (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la deuxième borne dudit commutateur (9) est reliée à un référentiel de masse, ledit premier état dudit commutateur correspondant à son état ouvert et ledit deuxième état correspondant à son état fermé.

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3. Dispositif (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que la deuxième borne dudit commutateur (9) est reliée à un référentiel de masse via une résistance (10).

4. Dispositif selon la revendication 1 à 3 caractérisé en ce qu'un fusible est placé en série entre ladite entrée et ledit commutateur, ledit fusible étant dimensionné pour s'ouvrir à la fermeture dudit commutateur.

5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la deuxième borne dudit commutateur est reliée à ladite sortie dudit dispositif, ledit premier état dudit commutateur correspondant à son état fermé et ledit deuxième état correspondant à son état ouvert.

6. Dispositif (100, 200) selon la revendication précédente caractérisé en ce que si la tension image dudit courant est supérieure ou égale à la tension image dudit courant de seuil pendant un temps supérieur ou égal à un temps de seuil prédéterminé, lesdits moyens (108, 208) de commande entraînent l'ouverture dudit commutateur (109, 209) en ouvrant un fusible (113, 213) dont une borne est reliée à la commande dudit commutateur (109) .

7. Dispositif (200) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième commutateur (214) en série entre ledit fusible (213) et le référentiel de masse, la commande dudit deuxième commutateur (214) étant commandée par la sortie dudit comparateur (207).

8. Dispositif (100) selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte: - un deuxième commutateur (114) en série entre ledit fusible (113) et le référentiel de masse, - au moins une deuxième et une troisième entrées adaptées pour recevoir un deuxième et un troisième courant, - des moyens (110A) pour mesurer lesdits deuxième et troisième courants, - un comparateur (110A) d'une tension image dudit deuxième courant avec une tension image d'un courant de seuil prédéterminé, un comparateur (110A) d'une tension image dudit troisième courant avec une tension image d'un courant de seuil prédéterminé, - une porte (111) réalisant une fonction logique OU, ladite porte ayant chacune de ses entrées reliée à une sortie desdits comparateurs (110A) et sa sortie reliée à la commande dudit deuxième commutateur (114).

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9. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce qu'il comporte un troisième commutateur (115, 215) dont la commande est commandée par la sortie desdits moyens (108, 208) de commande temporisée.

10. Dispositif (200) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens pour mesurer ledit courant sont une résistance shunt (205) placée en parallèle avec ledit commutateur (209).

11. Dispositif selon l'une des revendications là 9 caractérisé en ce que lesdits moyens pour mesurer ledit courant sont une résistance shunt (5, 105) placée en série entre ladite entrée et ladite sortie.

12. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'au moins une diode est placée en parallèle sur ladite résistance de shunt.

13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit commutateur est un transistor MOSFET de puissance.

14. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit transistor MOSFET de puissance est du type transistor intelligent ou smart transistor avec un capteur de courant intégré.

15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la sortie desdits moyens de commande temporisée est reliée à un élément de mémorisation de la commande de passage dudit commutateur dudit premier état vers ledit deuxième état.

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